武汉科技大学冶金概论PPT
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冶金概论[1]
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结构钢 工具钢
特殊性能钢
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冶金概论[1]
（3）铁合金：
铁与一种或几种元素组成的中间合金，用于炼钢脱氧及合金化
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冶金概论[1]
2)钢铁副产品
(1)炉渣 炉料冶炼过程中不能进到金属中的S-化物,O-化物
等形成的熔融体,主要成分: CaO,MgO,SiO2, Al2O3,MnO,FeO, P2O5, CaS 等。
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冶金概论[1]
3）我国能源使用情况
据资料统计,我国的能源开采回收率 只有32%, 能源加工、转换和储存的 效率为70.3%, 终端能源利用率平均为 42%, 这表示所生产能源中得到利用 的只占29%。
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冶金概论[1]
4）我国单位产值能耗
据资料统计，我国每百万美元的单位 产 值 能 耗 为 1172 吨 油 当 量 ， 远 高 于 日 本（162）、德国（229）、英国（292） 和美国（384）等发达国家的数值，也 远高于世界平均水平（397）。
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冶金概论[1]
中国冶金的辉煌历史
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冶金概论[1]
1.4 现代冶金过程—冶炼过程
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冶金概论[1]
现代冶金过程—轧钢过程
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冶金概论[1]
1.5 钢铁产品及副产品
1)钢铁冶炼产品
（1）生铁：
炼钢生铁[Si]≤1.25%
铁与C、Si、Mn、P、S组成的合金，主要由高炉生产
• 矿产资源人均占有量只有世界平均水平的 58%，排世界第53位;
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冶金概论[1]
在13种主要金属原料的地区分布前五位排名上，我 国除锡（占14.8%）和钼（占6.0%）外，其余都榜上 无名。
武科大冶金概论-PPT课件
02 冶金原料与预处理
原料种类及特点
矿石
包括铁矿石、锰矿石、铬 矿石等，是冶金工业的主 要原料，具有不同的成分 和物理性质。
废钢
是钢铁冶金的重要原料之 一，具有来源广泛、成本 低廉、节能环保等优点。
合金料
如硅铁、锰铁、铬铁等， 用于调整钢液成分，提高 钢材性能。
原料预处理方法
选矿
通过物理或化学方法将矿石中有用矿 物与脉石矿物分离，提高原料品位。
中国环境保护政策发展
中国政府高度重视环境保护工作，制定了一系列法律法规和政策文 件，推动环境保护事业不断向前发展。
钢铁行业环保政策要求
钢铁行业作为高污染、高能耗行业之一，面临着更加严格的环保政 策要求，包括排放标准、能源消耗限额等方面的规定。
资源循环利用途径探讨
钢铁企业资源循环利用现状
钢铁企业在资源循环利用方面已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题，如资源利用效 率不高、废弃物排放量大等。
包括铁矿石、焦炭、石灰石等原料的 选矿、破碎、配料和混合等预处理环 节。
高炉冶炼
在高炉内通过还原反应将铁矿石中的 铁元素还原出来，同时生成炉渣和煤 气。
炼钢
将生铁和废钢作为原料，通过氧化反 应去除杂质，调整钢的成分和温度， 最终得到符合要求的钢水。
连铸
将钢水连续注入水冷结晶器中，使钢 水凝固成坯，再经过切割、矫直等工 序得到成品钢材。
发展趋势和前景展望
冶炼技术不断创新
随着科技的发展，有色金属冶炼技术也在不断创新，如连 续冶炼、自动化控制等技术的应用，提高了冶炼效率和产 品质量。
资源综合利用水平提高
为了提高资源利用率和降低生产成本，有色金属冶炼过程 中越来越注重资源的综合利用，如从冶炼废渣中回收有用 金属等。
冶金工程概论总复习课件
余热回收
利用冶金过程中产生的余热进行发电 或供热，减少能源浪费。
废弃物处理
对冶金过程中产生的废渣、废气、废 水等进行处理，以减少对环境的污染 。
03
冶金工程实践
钢铁冶金
总结词
钢铁冶金是冶金工程中的重要分支，涉及从铁矿石到最终产品的全流程生产。
详细描述
钢铁冶金包括铁矿的采矿、选矿、炼铁、炼钢、连铸和轧钢等工艺流程。其中炼 铁主要是通过高炉将铁矿石还原成铁水，炼钢则是通过转炉、电弧炉或炉外精炼 等技术将铁水提纯为钢水，最后通过连铸和轧钢形成各种规格的钢材。
随着科技的发展，新型有色金属材料在航空航天、电子信息、新能源等领域的应用越来 越广泛。这些材料具有高性能、多功能和环保等优点，如钛合金、铝合金、镍合金等。
新能源材料制备技术
总结词
可再生、高效、环保
详细描述
新能源材料制备技术是实现可再生能 源高效利用和减少环境污染的重要手 段。主要包括太阳能电池材料、风能 转换材料、高效储能材料等。
答案
火法冶金；湿法冶金
简答题
简答题1
简述冶金工程的基本流程。
答案
采矿、选矿、冶炼、加工和回收，是冶金 工程的基本流程。首先通过采矿和选矿获得 金属矿物，然后通过冶炼过程将金属矿物转 化为金属，再通过加工过程将金属制成各种 制品，最后通过回收过程对废旧金属进行再
利用。
计算题
要点一
计算题1
在某火法冶金过程中，需要将矿石中的某金属元素含量提 高1%。假设原矿石中该金属元素含量为100g/t，现有一种 添加剂可以使冶炼效率提高5%。计算需要添加多少添加剂 才能达到目标。
要点二
答案
需要添加约2.5%的添加剂。
THANKS FOR WATCHING
利用冶金过程中产生的余热进行发电 或供热，减少能源浪费。
废弃物处理
对冶金过程中产生的废渣、废气、废 水等进行处理，以减少对环境的污染 。
03
冶金工程实践
钢铁冶金
总结词
钢铁冶金是冶金工程中的重要分支，涉及从铁矿石到最终产品的全流程生产。
详细描述
钢铁冶金包括铁矿的采矿、选矿、炼铁、炼钢、连铸和轧钢等工艺流程。其中炼 铁主要是通过高炉将铁矿石还原成铁水，炼钢则是通过转炉、电弧炉或炉外精炼 等技术将铁水提纯为钢水，最后通过连铸和轧钢形成各种规格的钢材。
随着科技的发展，新型有色金属材料在航空航天、电子信息、新能源等领域的应用越来 越广泛。这些材料具有高性能、多功能和环保等优点，如钛合金、铝合金、镍合金等。
新能源材料制备技术
总结词
可再生、高效、环保
详细描述
新能源材料制备技术是实现可再生能 源高效利用和减少环境污染的重要手 段。主要包括太阳能电池材料、风能 转换材料、高效储能材料等。
答案
火法冶金；湿法冶金
简答题
简答题1
简述冶金工程的基本流程。
答案
采矿、选矿、冶炼、加工和回收，是冶金 工程的基本流程。首先通过采矿和选矿获得 金属矿物，然后通过冶炼过程将金属矿物转 化为金属，再通过加工过程将金属制成各种 制品，最后通过回收过程对废旧金属进行再
利用。
计算题
要点一
计算题1
在某火法冶金过程中，需要将矿石中的某金属元素含量提 高1%。假设原矿石中该金属元素含量为100g/t，现有一种 添加剂可以使冶炼效率提高5%。计算需要添加多少添加剂 才能达到目标。
要点二
答案
需要添加约2.5%的添加剂。
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冶金概论-3铁冶金
第三章铁冶金
§3.1钢铁冶金绪论
一、钢铁工业在国民经济中的地位 材料工业是三大基础工业之一，金属、陶瓷、高分子材料中，金属材料
使用最多，其中又以钢铁材料居多。 1、衡量一个国家钢铁水平 1）产量（人均占有钢的数量）； 2）质量； 3）品种：2002年，我国进口钢材2449t，钢坯460t； 4）经济效益；2005年纳税额最多的5家企业是：大庆油田、中国石油天然气股
素，夹杂有渣、矿石。 高炉：炉身不高、温度1100℃～1300℃铁渣混合。 生铁:随炉身加高和鼓风的应用，生铁出现， 早期炼钢：坩埚法炼钢，产量有限。 到18世纪中叶，工业革命兴起，对钢铁市场有了巨大的需求，
但钢铁工业的产量始终未能突破1000万吨。
现代冶金始于19世纪中叶，金属学、弹性力学、凝固与结晶 过程理论、热力学、传热学、流体力学、电磁学为现代冶 金工艺的发展奠定了基石。
近代：封建社会束缚，帝国主义掠夺、摧残 1.落后；
2.弱小；
1890年 汉阳铁厂 到1948年累计产量小于200万3.吨殖，民地。 最高 1943年 92.3万吨，1949年 25万吨（15.8万吨）
现代
年产量（ 万吨） 年增产量（ 万吨）
70000
8000
60000
50000
6000
40000
4000
份公司、中国银行、中国石化胜利油田和上海宝山钢铁公司。年纳税额分别 为314.65亿元、175.31亿元、145.91亿元、137.16亿元和127.91亿元。 5）劳动生产率；
2.钢铁工业发展的条件
1）稳定可靠的原料资源； 2）稳定可靠的动力资源； 3）运输设施； 4）重型机械制造业； 5）雄厚的资金。
1855年， 亨利 贝塞麦， 酸性底吹转炉，标志现代炼钢法的 出现。
§3.1钢铁冶金绪论
一、钢铁工业在国民经济中的地位 材料工业是三大基础工业之一，金属、陶瓷、高分子材料中，金属材料
使用最多，其中又以钢铁材料居多。 1、衡量一个国家钢铁水平 1）产量（人均占有钢的数量）； 2）质量； 3）品种：2002年，我国进口钢材2449t，钢坯460t； 4）经济效益；2005年纳税额最多的5家企业是：大庆油田、中国石油天然气股
素，夹杂有渣、矿石。 高炉：炉身不高、温度1100℃～1300℃铁渣混合。 生铁:随炉身加高和鼓风的应用，生铁出现， 早期炼钢：坩埚法炼钢，产量有限。 到18世纪中叶，工业革命兴起，对钢铁市场有了巨大的需求，
但钢铁工业的产量始终未能突破1000万吨。
现代冶金始于19世纪中叶，金属学、弹性力学、凝固与结晶 过程理论、热力学、传热学、流体力学、电磁学为现代冶 金工艺的发展奠定了基石。
近代：封建社会束缚，帝国主义掠夺、摧残 1.落后；
2.弱小；
1890年 汉阳铁厂 到1948年累计产量小于200万3.吨殖，民地。 最高 1943年 92.3万吨，1949年 25万吨（15.8万吨）
现代
年产量（ 万吨） 年增产量（ 万吨）
70000
8000
60000
50000
6000
40000
4000
份公司、中国银行、中国石化胜利油田和上海宝山钢铁公司。年纳税额分别 为314.65亿元、175.31亿元、145.91亿元、137.16亿元和127.91亿元。 5）劳动生产率；
2.钢铁工业发展的条件
1）稳定可靠的原料资源； 2）稳定可靠的动力资源； 3）运输设施； 4）重型机械制造业； 5）雄厚的资金。
1855年， 亨利 贝塞麦， 酸性底吹转炉，标志现代炼钢法的 出现。
1、绪论 冶金工业概论精要教学课件
从历史到未来
人类社会按其所用的基础材料命名已经从石器时 代、青铜器时代走到了铁器时代。
自工业革命以来 ,钢铁材料一直在经济建设和现 代文明中起着十分重要的作用 ,即使在各类新材 料层出不穷的今天 ,其它材料亦不可能全面而经 济地取代钢铁的地位。
Anhui U6niversity of Technology
Anhui University of Technology
过去的2010和现在的2011
2010年，中国钢铁产量再创历史记录， 首次突破6亿吨大关。中国钢铁工业协会统 计数据，2010年中国生产粗钢近6近甚至突破7亿吨 。
Anhui University of Technology
绪论
讲授教师：朱宝忠
Anhui University of Technology
Anhui University of Technology
2 冶金的基本概念
1) 冶金的概念： 冶金是研究如何经济地从矿石或其他原
料中提取金属或金属化合物，并采用各种 加工方法制成具有一定性能的金属材料的 科学。
Anhui U4niversity of Technology
生铁与钢的比较
铁的合金
生铁
C%
2%－4.3%
其它杂质 机械性能
Si、Mn、S、P （较多）
质硬而脆、 无韧性
机械加工
可铸不可锻
钢
0.03%－2%
Si、Mn、S、P （较少）
坚硬、韧性大、 可塑性好。
可铸、可锻、 可压延
Anhui U5niversity of Technology
5、近代钢铁冶炼
低吹空气转炉的发明 平炉时代 电弧炉的发明 氧气转炉时代
冶金工程概论ppt课件
更没有单一的矿床，常以微量杂质形态存在于其它矿物的 晶格中。 稀土金属；包括镧系元素和化学性质近似的钪和钇共17个 元素。稀土并不似土，也不稀少，地壳中含量比Pb,Zn,Sn 等多几十倍，但物化性质非常近似，总是相互伴生；所有 提取单独的纯金属或其化合物都相当困难。 稀有放射性金属；习惯上不视为普通提取冶金的对象。
电热冶金；利用电能转变成热能，在高温 下提炼金属，本质与火法冶金相同。
电化学冶金；用电化学反应使金属从含金 属的盐类的水溶液或熔体中析出。
水溶液电解；如铜的电解精炼和锌的电解 沉积，属湿法冶金。
熔盐电解；如铝电解，属火法冶金。
精选 环保 处理低品位矿 综合利用
1
重金属；密度大于6g/cm3,如Sb（6.2）,Zn (7.14),Cu (8.95),Pb (11.34),Hg (14.2)。其产量大，用途广，价 格低，又称常用有色金属或贱金属。火法加湿法 提取。
轻金属；密度小于4.5g/cm3,Al（2.7）,Mg (1.74).比 重金属化学性质活泼，提取较困难，采用熔盐电 解或金属热还原。
贵金属；价格比常用金属贵而得名，如Au,Ag,Pt族 等。与其它金属区别在于其化学活性很低，不与 氧起反应，故又称惰性金属。小部分从矿石中提 出，大部分从Cu,Ni,Pb,Zn冶炼过程的付产品（阳 极泥）中回收。
精选编辑ppt
2
稀有金属；已知的93种金属元素中约占60种。这类金属中 有的地壳丰度小，天然资源少；有的地壳丰度大，但赋存 状态分散，不易经济的提取，有的物化性质上近似不易分 离成单一金属。故制取和使用得很少，得名为稀有金属。 其提取方法多种多样。
液固分离：将残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相和 固相的湿法冶金单元过程。主要用物理方法和机械方法， 如重力沉降，离心分离，过滤等。
电热冶金；利用电能转变成热能，在高温 下提炼金属，本质与火法冶金相同。
电化学冶金；用电化学反应使金属从含金 属的盐类的水溶液或熔体中析出。
水溶液电解；如铜的电解精炼和锌的电解 沉积，属湿法冶金。
熔盐电解；如铝电解，属火法冶金。
精选 环保 处理低品位矿 综合利用
1
重金属；密度大于6g/cm3,如Sb（6.2）,Zn (7.14),Cu (8.95),Pb (11.34),Hg (14.2)。其产量大，用途广，价 格低，又称常用有色金属或贱金属。火法加湿法 提取。
轻金属；密度小于4.5g/cm3,Al（2.7）,Mg (1.74).比 重金属化学性质活泼，提取较困难，采用熔盐电 解或金属热还原。
贵金属；价格比常用金属贵而得名，如Au,Ag,Pt族 等。与其它金属区别在于其化学活性很低，不与 氧起反应，故又称惰性金属。小部分从矿石中提 出，大部分从Cu,Ni,Pb,Zn冶炼过程的付产品（阳 极泥）中回收。
精选编辑ppt
2
稀有金属；已知的93种金属元素中约占60种。这类金属中 有的地壳丰度小，天然资源少；有的地壳丰度大，但赋存 状态分散，不易经济的提取，有的物化性质上近似不易分 离成单一金属。故制取和使用得很少，得名为稀有金属。 其提取方法多种多样。
液固分离：将残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相和 固相的湿法冶金单元过程。主要用物理方法和机械方法， 如重力沉降，离心分离，过滤等。
精品课件冶金概论14707
概 念： 指中间包钢水温度，
由合适的过热度+钢种的液 相线温度确定；
在一包钢水浇注1/4时 过热度最大，浇注结束时 最低。过热度高，拉速低 则漏钢危险增加，柱状晶 发达，中心偏析重；过热 度低，拉速高，漏钢几率 减少，中心偏析轻，夹杂 上浮困难。
36
2.拉速确定
拉速的概念： 指每分钟拉出的铸坯长
度； 确定原则：
一、概 述
1.连铸的发展概况 2.连铸机的特点 3.连铸机的机型
1
1.连铸的发展概况
• 连铸是将成分、温度合格的钢液通过连铸机直接 铸成钢坯的工艺。
• 钢液凝固成型有两种方法： 模注—获得钢锭 连铸—获得钢坯
一般钢材的生产工艺是： • 若采用模注
钢锭—轧制或锻压—钢坯—轧制—钢材 若采用连铸
钢坯—轧制—钢材
27
4.结晶器及振动台
作
用：
使浇注到结晶器的钢 水凝固成均匀的坯壳，以 便承受钢水静压力，使铸 坯顺利拉出，防止漏钢；
结构及功能：
结晶器本体由结晶器 铜管、外水套、内水套、 电磁搅拌装置和冷却水系 统组成，足辊用于支撑导 向坯壳很薄的铸坯。
28
振动台作用： 振动使结晶器内壁获
得良好润滑，减少摩擦力， 防止内壁粘结； 结 构：
结 构：
呈“T”型，由包体、 包盖组成，底部设有滑动 水口机构，浸入式水口及 夹持装置，并设溢流槽。
25
中间包车作用： 将中间包从预热
位置运到浇注位置， 浇注完毕从浇注位置 运回预热位置，浇注 时支撑中间包。
26
3.等离子加热装置
加热原理： 通过高压能将气
体电离成离子，通过 离子运动形成电弧， 经中间包钢水，返回 电极形成电流回路， 电弧将热量通过辐射 加热中间包钢水，调 整等离子枪的功率， 控制中间包钢水的温 度。
由合适的过热度+钢种的液 相线温度确定；
在一包钢水浇注1/4时 过热度最大，浇注结束时 最低。过热度高，拉速低 则漏钢危险增加，柱状晶 发达，中心偏析重；过热 度低，拉速高，漏钢几率 减少，中心偏析轻，夹杂 上浮困难。
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2.拉速确定
拉速的概念： 指每分钟拉出的铸坯长
度； 确定原则：
一、概 述
1.连铸的发展概况 2.连铸机的特点 3.连铸机的机型
1
1.连铸的发展概况
• 连铸是将成分、温度合格的钢液通过连铸机直接 铸成钢坯的工艺。
• 钢液凝固成型有两种方法： 模注—获得钢锭 连铸—获得钢坯
一般钢材的生产工艺是： • 若采用模注
钢锭—轧制或锻压—钢坯—轧制—钢材 若采用连铸
钢坯—轧制—钢材
27
4.结晶器及振动台
作
用：
使浇注到结晶器的钢 水凝固成均匀的坯壳，以 便承受钢水静压力，使铸 坯顺利拉出，防止漏钢；
结构及功能：
结晶器本体由结晶器 铜管、外水套、内水套、 电磁搅拌装置和冷却水系 统组成，足辊用于支撑导 向坯壳很薄的铸坯。
28
振动台作用： 振动使结晶器内壁获
得良好润滑，减少摩擦力， 防止内壁粘结； 结 构：
结 构：
呈“T”型，由包体、 包盖组成，底部设有滑动 水口机构，浸入式水口及 夹持装置，并设溢流槽。
25
中间包车作用： 将中间包从预热
位置运到浇注位置， 浇注完毕从浇注位置 运回预热位置，浇注 时支撑中间包。
26
3.等离子加热装置
加热原理： 通过高压能将气
体电离成离子，通过 离子运动形成电弧， 经中间包钢水，返回 电极形成电流回路， 电弧将热量通过辐射 加热中间包钢水，调 整等离子枪的功率， 控制中间包钢水的温 度。
武汉科技大学冶金概论课件高炉炼铁
2010-3-28/07:29:18
6
6
燃料
焦炭的作用：发热剂、还原剂及料柱骨架。 粒度：大型高炉 40~60mm； 中型高炉 25~40mm； 小型高炉 15~25mm； 喷吹燃料： 固体（无烟煤与烟煤粉） 液体（重油、煤焦油） 气体（天然气或焦炉煤气）
2010-3-28/07:29:18
7
7
熔剂
27
27
2.2.3 还原反应
2.2.3.1 基本概念 2.2.3.2 高炉内铁氧化物的还原 2.2.3.3 高炉内非铁元素的还原
2010-3-28/07:29:18
28
28
2.2.3.1基本概念
还原反应 还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金 属或该金属低价氧化物的反应。 高炉炼铁常用的还原剂主要有CO、H2和固体 碳。 铁氧化物的还原顺序 遵循逐级还原的原则。 当温度小于570℃时，按 Fe2O3→Fe3O4→Fe的顺序还原。 当温度大于570℃时，按Fe2O3→Fe3O4 →FeO→Fe的顺序还原。
2010-3-28/07:29:18
26
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回旋区及燃烧带
回旋区：风口前产生焦炭 和煤气流回旋运动的区域 称为回旋区。 回旋区和中间层组成焦炭 在炉缸内进行燃烧反应的 区域称为燃烧带。 实践中常以CO2降至1～2 ％的位置定为燃烧带界 限。大型高炉的燃烧带长 度在1000～1500mm左 右。 2010-3-28/07:29:18
2.2.3.3 高炉内非铁元素的还原
锰的还原 硅的还原 磷的还原 铅、锌、砷的还原
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32
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锰的还原
高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直 到金属锰，顺序为： 从MnO2到MnO可通过间接还原进行还原反 应。MnO还原成Mn只能靠直接还原取得。 MnO的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还 原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加 Mn0的活度，也有利于锰的直接还原。 还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生 铁。
冶金工程概论全册配套最完整精品课件
28
开采方法：
为了经济而有效地开发地下资源，需根据矿床所处的 地理位置、埋藏条件以及国民经济发展的需要，进行 可行性的技术经济分析，选择合理的开采方法。
露天开采：如果矿床埋藏得比较浅时可采用露天开采， 以台阶的方式一层一层地向下开采，剥离岩石到达矿 体，然后再以台阶方式开采矿石。露天采矿的步骤主 要包括矿区的地面准备、矿山基本建设、剥离岩石和 每种类型的金属的性质、及其冶炼方法都有其特殊性。 黑色金属：冶炼方法均为火法。 重金属：可分为火法和湿法冶炼。
轻金属：密度小、活性大，多采用熔盐电解法和金属热还原 法生产。
贵金属：一部分可由矿石提取，大部分都是从铜、镍、铅、 锌冶炼厂的副产品（阳极泥）中回收的。
稀有金属：分散、没有富集的矿床，难于开采和冶炼。 有的熔点高，硬度大，耐腐蚀；有的没有形成单独
一、火法冶金
定义： 在高温条件下，使矿石或精矿中的有用矿物部分或全部 在高温条件下进行一系列的物理化学反应，达到提取、 提纯金属与脉石和其它杂质分离的目的。 高温的获得： 燃料、自身反应，电能 地位：火法冶金在金属冶炼中占主导地位。
二、湿法冶金
在低温下（一般低于100℃，现代湿法冶金的高温高 压过程，200℃～300℃）用溶剂来处理矿石和精 矿，并在低温溶液中进行一系列的物理化学反应， 达到提取、提纯金属与脉石和其它杂质分离的目 的。
的矿床，只能从化工厂和冶金厂的废料中提取；有的提取 异常困难；有的含有放射性。所以稀有金属的冶炼方法多 种多样。
定义
冶金：是一门研究如何经济地从矿石或精矿和其它材料中 提取金属，并使之经过加工处理，适用于人类的科学。 广义的冶金包括矿石的开采、选矿、冶炼和金属加工。由 于科学技术的进步和工业的发展，采矿、选矿和金属加工 已形成一门独立的学科。因而目前的冶金是指矿石或精矿 的冶炼。 又称： 化学冶金：主要采用的是化学的方法。 提取冶金：从矿石或精矿中提取金属。 冶金方法是多种多样的，根据冶炼方法的不同，大致可分为 三类：火法冶金、湿法冶金、电冶金。
钢铁冶金概论课件
氮化反应
总结词
钢铁冶金中氮化反应是指将氮与铁结合生成氮化铁的过程。
详细描述
氮化反应在钢铁冶金中主要用于提高钢铁材料的强度和耐磨性。氮化处理过程中，氮原子会渗入钢铁表面形成氮 化铁层，从而提高钢铁的硬度和耐腐蚀性。
硫化反应
总结词
钢铁冶金中硫化反应是指将硫与铁结合生成硫化铁的过程。
详细描述
硫化反应在钢铁冶金中主要用于改善钢铁材料的切削加工性能。硫化处理过程中，硫化铁的形成会降 低钢铁的切削阻力，提高切削效率。此外，硫化铁还可以提高钢铁的抗腐蚀性能。
现代钢铁冶金采用先进的生产技术和设备，实现了高效 、低能耗、环保的生产。主要技术包括高炉大型化、转 炉和电炉炼钢、连铸连轧等。
钢铁冶金的重要性
钢铁是重要的基础材料
保障国家安全
钢铁是世界上最重要的基础材料之一 ，广泛应用于建筑、机械、汽车、船 舶、铁路等领域。
钢铁是国防和军事工业的重要原材料 ，对于保障国家安全具有重要意义。
循环经济与废弃物资 源化
钢铁冶金企业需要遵循循环经济的原 则，实现废弃物的资源化利用。例如 ，将废钢、废铁等再生资源回收利用 ，减少对原生资源的依赖；同时，还 需要将生产过程中产生的废弃物进行 资源化利用，如将高炉渣用于生产水 泥、将煤渣用于生产新型墙体材料等 。
资源节约与降耗
钢铁冶金企业需要采取一系列措施实 现资源节约和降耗，如采用先进的生 产工艺和技术、加强能源管理和节能 减排等。例如，采用连铸连轧工艺代 替传统的轧制工艺，可以大幅度提高 能源利用效率和降低能耗。
VS
相图
相图是描述物质在不同温度和压力条件下 各相之间关系的图表，在钢铁冶金中，相 图是指导生产的重要工具。
热处理
热处理
冶金概论
８．熔盐电解：以熔盐作电解质的电解过程。
水溶液电解一般都在低于100℃的温度下进行， 而进行熔盐电解时，必须使电解质成为熔融体，因此， 过程是在高温下进行的。如电解生产铅的过程，就是 在约1000 ℃ 的温度下，电解冰晶石和氧化铝熔融体 的过程。 熔盐电解其主要用于制取轻金属如铅、镁、钙、 钠等。原因很简单，因它们化学活性很大，其对氧、 卤素和碳的化合物都很稳定。水溶液电解得不到金属。 有些稀有金属如铍、锂、钍、锆、钽也用熔盐电解制 取。
５．火法精炼：
就是用各种方法除去熔融粗金属中的杂质的精炼过程。根 据金属和杂质的不同特性，常用下列一些方法：加剂法、熔析 法、精馏法等。 加剂精炼就是向熔融的粗金属中加入一种或几种附加物质， 使杂质与附加物质生成不溶于金属的稳定化合物，并上浮成渣 而除去杂质的过程。如氧化熔炼、氯化熔炼、硫化熔炼等。 熔析精炼是将粗金属加热熔化后，在冷却的过程中，控制 温度，由于杂质与金属相互溶解及比重的不同，发生分层而达 到分离杂质的目的。例如粗铅熔析除铜。
７．水溶液电解：
水溶液电解就是在水溶液的电解质中，插入两个电极， 让电流通过电解质使其发生化学反应的过程。重有色金属 的电解过程大多采用水溶液电解法。 根据使用的阳极不同分为： 可溶阳极电解称为电解精炼； 不溶性阳极电解称为电积。 如铜的电解精炼，粗铜为阳极，纯铜为阴极。在硫酸 铜溶液中进行电解。在通电电解时，阳极粗铜逐渐溶解， 纯铜则阴极上沉积出来，达到了精练的目的，称电解精练。 又如锌的电积就是用铅板作成不溶阳极，对浸出过程中所 得到的硫酸锌溶液来进行电积，以便使溶液中的锌在阴极 上沉淀出来。
炼铜的步骤： （１）炉料制备 （炉料） （２）熔炼 （３）吹炼 （粗铜） （４）火法精炼 （阳极） （５）电解精炼
冶金工程概论复习要点ppt课件
非金属夹杂物来源(内生、外来、二次氧化等)、夹杂物的控制、 不同钢种对夹杂物的要求、夹杂物的危害、夹杂物呵斥的缺陷〔性 能、铸坯、钢材等〕、不同类型钢中的非金属夹杂物类型
四、转炉炼钢工艺-1
4.1 转炉炼钢的开展 分类、技术提高、特点
4.2 转炉炼钢过程钢及渣成分 过程成分变化规律、钢液成分与渣成分温度关系、详细数量关系
7.2 连铸的主要设备及消费工艺 连铸机的类型、主要工艺参数、主要设备特点
7.3 连铸的主要缺陷 裂纹、偏析、皮下缺陷等
7.4 连铸的干净度控制 维护渣、中间包冶金、维护浇注
7.5 连铸的单元技术 结晶器、二冷水、中间包、电磁搅拌、轻压下技术
祝祝同同窗窗们们复学习习考愉试快愉！快！
四、转炉炼钢工艺-2
4.6 转炉物料及热平衡 物料及热平衡概念及计算方法、负能炼钢的概念
4.7 复合吹炼 包括复吹特点、底吹安装种类、底吹流量的计算、搅拌功
的概念等 4.7 转炉自动控制
转炉吹炼模型、副枪控制及气相控制原理，目前终点控制 方法的实施情况等 4.8 除尘、余热回收及环境维护
除尘方式、原理、目的，余热回收的方法，烟尘及渣的利 用等
4.3 转炉设备 设备组成、炉体、氧枪、除尘系统、上料系统
4.4 氧气射流 氧枪的有关射流知识、冲击深度的概念、枪位的概念、氧气流量
及耗量的计算、吨钢耗氧量的计算 4.5 转炉炼钢的操作制度
装料、补炉护炉技术、造渣及渣的成分、造渣与脱磷的关系、渣 料参与量的计算、转炉冶炼主要操作参数、转炉对耐材、合金及原资 料的要求。温度及成分终点控制方法、温度确实定、拉碳及增碳法
5.7 电炉预热技术 竖炉技术、双炉壳技术、Consteel 电炉技术的各自特 点
5.8 电炉加铁水及余热回收技术 加铁水的作用及利弊等
四、转炉炼钢工艺-1
4.1 转炉炼钢的开展 分类、技术提高、特点
4.2 转炉炼钢过程钢及渣成分 过程成分变化规律、钢液成分与渣成分温度关系、详细数量关系
7.2 连铸的主要设备及消费工艺 连铸机的类型、主要工艺参数、主要设备特点
7.3 连铸的主要缺陷 裂纹、偏析、皮下缺陷等
7.4 连铸的干净度控制 维护渣、中间包冶金、维护浇注
7.5 连铸的单元技术 结晶器、二冷水、中间包、电磁搅拌、轻压下技术
祝祝同同窗窗们们复学习习考愉试快愉！快！
四、转炉炼钢工艺-2
4.6 转炉物料及热平衡 物料及热平衡概念及计算方法、负能炼钢的概念
4.7 复合吹炼 包括复吹特点、底吹安装种类、底吹流量的计算、搅拌功
的概念等 4.7 转炉自动控制
转炉吹炼模型、副枪控制及气相控制原理，目前终点控制 方法的实施情况等 4.8 除尘、余热回收及环境维护
除尘方式、原理、目的，余热回收的方法，烟尘及渣的利 用等
4.3 转炉设备 设备组成、炉体、氧枪、除尘系统、上料系统
4.4 氧气射流 氧枪的有关射流知识、冲击深度的概念、枪位的概念、氧气流量
及耗量的计算、吨钢耗氧量的计算 4.5 转炉炼钢的操作制度
装料、补炉护炉技术、造渣及渣的成分、造渣与脱磷的关系、渣 料参与量的计算、转炉冶炼主要操作参数、转炉对耐材、合金及原资 料的要求。温度及成分终点控制方法、温度确实定、拉碳及增碳法
5.7 电炉预热技术 竖炉技术、双炉壳技术、Consteel 电炉技术的各自特 点
5.8 电炉加铁水及余热回收技术 加铁水的作用及利弊等
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1.1.2 火法冶金主要过程简介
干燥：去水，温度为400~600℃。 焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石 熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。 煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过 程。 烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性 能的造块。 熔炼：还原氧化物，提取粗金属。 精炼：氧化杂质，获得纯金属。 铸造：液态金属凝固成固态。
中国年粗钢产量增长情况
500 450 400 350 36.4 36 489.00 33.79 32 418.78 30.9 28 25.8 22.9 300 250 200 150 100 50 20.1 272.80 17.85 15.66 14.77 13.41 15.40 202.31 12.2512.72 11.2 13.63 12.61 181.55 151.63 8.48 123.35 9.63 108.91 127.64 89.54 95.36 114.56 71.00 92.61 101.24 80.93 65.35 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 349.36 24 20 16 12 8 4 0 2008
煤气
钢铁生产中还能获得大量的可燃气体， 高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉炼钢 可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤 气等。 煤气主要成分：CO、H2、CO2、N2、
CH4
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30
1.5 钢铁工业能源及能耗
1.5.1 钢铁生产用能源 1.5.2 钢铁工业能耗 1.5.3 节能途径
短流程
钢铁冶炼的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。
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现代钢铁冶炼的两种基本流程
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钢材加工工艺流程
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钢铁生产的典型工艺（长流程）
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钢铁工业的特点
2012-7-O与SiO2的质量百分数之比。 这是二元碱度，还有三元碱度等
R2 w ( CaO ) w ( SiO 2 )
R3
w ( CaO ) w ( MgO ) w ( SiO 2 )
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中国粗钢占全球粗钢产量的比例 中国粗钢产量
粗钢产量/Mt a-1
.
年代
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18
18
1.3 钢铁冶炼
磁
铁
矿 赤 铁 矿
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线 材
板 材
19
19
钢铁生产的两个典型流程
高炉炼铁 烧结/球团 — 高炉—转炉—连铸机—轧机
长流程
非高炉炼 铁 直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机
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9
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1.2 钢铁工业
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 钢铁材料 钢(Steel)与生铁(Pig iron)的区别 钢铁冶炼技术发展简史 我国钢铁工业的发展
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10
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1.2.1 钢铁材料
钢铁是使用最多的金属材料 原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好 预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例
冶金概论
An introduction to Metallurgy
武汉科技大学冶金工程系
课程教学目的
通过钢铁冶炼过程的基本原理、主要设备、 生产工艺等的学习，使从事与冶金行业有关 的非冶金专业学生对钢铁工业及钢铁联合企 业的生产过程有一个全面而概括的了解，并 初步掌握冶金的基本知识。
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全球部分钢厂产量排名
排名 2006 1 2 3 4 5 6 9 16 17 18 24 25 26 27 28 2005 1 2 3 4 5 6 26 18 22 16 24 27 25 23 31 公司 米塔尔 安赛乐 新日铁 JFE 浦项 宝钢 唐钢 鞍钢 沙钢 武钢 济钢 马钢 莱钢 首钢 华菱 2006年 2005年 同比增长 (百万吨) (百万吨) 49.89 荷兰 63.66 27.6 卢森堡 54.32 46.65 16.4 12.4 日本 33.70 32.90 32.02 8.3 日本 29.57 韩国 31.20 31.42 -0.7 22.73 中国 22.53 -0.9 中国 19.06 16.08 18.5 26.1 中国 15.00 11.90 中国 14.63 12.02 21.7 13.05 5.5 中国 13.76 10.43 中国 11.24 7.8 中国 10.91 9.65 13.1 中国 10.79 10.34 4.4 中国 10.55 10.44 1.0 8.45 中国 9.91 17.2 国家
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冶金学的分类
冶金学按研究的领域分：提取冶金学（化学 冶金学）和物理冶金学(physical metallurgy)（材料的加工成型，通过控 制其组成、结构使已提取的金属具有某种性 能）。 提取冶金（extractive metallurgy）： 从矿石中提取金属及金属化合物的过程，因 其中进行很多化学反应，又称化学冶金 （chemical metallurgy）。
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1.2.2 钢与生铁的区别
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13
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1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史
远古至13世纪末：半熔融状态的铁块—海绵 铁(sponge iron)； 13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁 →粗钢，形成两步法炼钢； 19世纪中期至今 ： 1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢 法； 1864年法国人发明了平炉炼钢法(OH)； 1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法； 20世纪初发明了电弧炉炼钢(EAF)； 20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。
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1.2.3 我国钢铁工业的发展
1996年，突破1亿吨； 1999年，产量世界第一； 2003年，突破2亿吨，世界唯一年产钢 超过2亿吨的国家； 2004年，产量2.8亿吨； 2005年，产量3.5亿吨； 2006年，产量4.2亿吨。
761 565 1103 538
34
平均值 66.38 42.00 142.21 466.20 26.57 209.89 92.91 先进值 52.06 19.22 88.13 395.41 -3.77 146.31 53.68 落后值 差值 108.6 83.30 229.15 591.81 75.23 325.44 286.89 0 56.54 64.08 141.02 196.40 79.00 179.23 233.21
生产规模大，物流吞吐大，每吨钢涉及的物 流将是5-6吨。 资源密集、能耗密集。在钢铁联合企业内， 每吨钢降消耗0.7-0.8吨左右的标准煤、 1.5-1.65吨左右铁矿石、3-8吨左右新水； 制造流程工序多、结构复杂 制造流程中伴随大量物质/能量排放，形成 复杂的环境界面
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7
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提取冶金的分类
按所冶炼金属类型分： (Nonferrous metallurgy) 有色冶金 (Ferrous metallurgy) 钢铁冶金（黑色冶金 ) 按冶金工艺过程不同分：
火法冶金 湿法冶金 电冶金
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5
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1.1.1 冶金学
冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它 原料中提取金属或金属化合物，并用一定加 工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。 由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺 过程和设备不同，从而形成专门的冶金学 科—冶金学(Metallurgy)。 冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金 属的加工，金属性能的改进→对金属成分、 组织结构、性能和相关理论的研究。
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铁合金
铁合金是指铁与一种或几种元素组成的中间 合金，主要用于炼钢脱氧或作为合金添加剂， 当采用金属热还原法生产其它铁合金和有色 金属时作还原剂(详见第七章)。如：硅铁、 锰铁。
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27
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炉渣
炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和 钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。 其主要成分是CaO、MgO、SiO2、 Al2O3等。 根据冶炼方法的不同，钢铁生产产生的炉 渣分为高炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不 同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。
指标 平均值 烧结 66.38 58.89 焦化 142.21 128.1 炼铁 466.20 437.93 转炉 26.57 -8.88 电炉 209.89 198.6
1999年国际 先进水平 差值
指标 烧结
7.49
球团 焦化
14.11
炼铁
28.27
转炉
35.45
电炉 轧钢
11.29
吨钢综 合能耗
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1.5.1 钢铁生产用能源
8
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1.1.2 火法冶金主要过程简介
干燥：去水，温度为400~600℃。 焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石 熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。 煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过 程。 烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性 能的造块。 熔炼：还原氧化物，提取粗金属。 精炼：氧化杂质，获得纯金属。 铸造：液态金属凝固成固态。
中国年粗钢产量增长情况
500 450 400 350 36.4 36 489.00 33.79 32 418.78 30.9 28 25.8 22.9 300 250 200 150 100 50 20.1 272.80 17.85 15.66 14.77 13.41 15.40 202.31 12.2512.72 11.2 13.63 12.61 181.55 151.63 8.48 123.35 9.63 108.91 127.64 89.54 95.36 114.56 71.00 92.61 101.24 80.93 65.35 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 349.36 24 20 16 12 8 4 0 2008
煤气
钢铁生产中还能获得大量的可燃气体， 高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉炼钢 可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤 气等。 煤气主要成分：CO、H2、CO2、N2、
CH4
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1.5 钢铁工业能源及能耗
1.5.1 钢铁生产用能源 1.5.2 钢铁工业能耗 1.5.3 节能途径
短流程
钢铁冶炼的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。
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现代钢铁冶炼的两种基本流程
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钢材加工工艺流程
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钢铁生产的典型工艺（长流程）
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钢铁工业的特点
2012-7-O与SiO2的质量百分数之比。 这是二元碱度，还有三元碱度等
R2 w ( CaO ) w ( SiO 2 )
R3
w ( CaO ) w ( MgO ) w ( SiO 2 )
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中国粗钢占全球粗钢产量的比例 中国粗钢产量
粗钢产量/Mt a-1
.
年代
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1.3 钢铁冶炼
磁
铁
矿 赤 铁 矿
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线 材
板 材
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钢铁生产的两个典型流程
高炉炼铁 烧结/球团 — 高炉—转炉—连铸机—轧机
长流程
非高炉炼 铁 直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机
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1.2 钢铁工业
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 钢铁材料 钢(Steel)与生铁(Pig iron)的区别 钢铁冶炼技术发展简史 我国钢铁工业的发展
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1.2.1 钢铁材料
钢铁是使用最多的金属材料 原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好 预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例
冶金概论
An introduction to Metallurgy
武汉科技大学冶金工程系
课程教学目的
通过钢铁冶炼过程的基本原理、主要设备、 生产工艺等的学习，使从事与冶金行业有关 的非冶金专业学生对钢铁工业及钢铁联合企 业的生产过程有一个全面而概括的了解，并 初步掌握冶金的基本知识。
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全球部分钢厂产量排名
排名 2006 1 2 3 4 5 6 9 16 17 18 24 25 26 27 28 2005 1 2 3 4 5 6 26 18 22 16 24 27 25 23 31 公司 米塔尔 安赛乐 新日铁 JFE 浦项 宝钢 唐钢 鞍钢 沙钢 武钢 济钢 马钢 莱钢 首钢 华菱 2006年 2005年 同比增长 (百万吨) (百万吨) 49.89 荷兰 63.66 27.6 卢森堡 54.32 46.65 16.4 12.4 日本 33.70 32.90 32.02 8.3 日本 29.57 韩国 31.20 31.42 -0.7 22.73 中国 22.53 -0.9 中国 19.06 16.08 18.5 26.1 中国 15.00 11.90 中国 14.63 12.02 21.7 13.05 5.5 中国 13.76 10.43 中国 11.24 7.8 中国 10.91 9.65 13.1 中国 10.79 10.34 4.4 中国 10.55 10.44 1.0 8.45 中国 9.91 17.2 国家
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冶金学的分类
冶金学按研究的领域分：提取冶金学（化学 冶金学）和物理冶金学(physical metallurgy)（材料的加工成型，通过控 制其组成、结构使已提取的金属具有某种性 能）。 提取冶金（extractive metallurgy）： 从矿石中提取金属及金属化合物的过程，因 其中进行很多化学反应，又称化学冶金 （chemical metallurgy）。
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1.2.2 钢与生铁的区别
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1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史
远古至13世纪末：半熔融状态的铁块—海绵 铁(sponge iron)； 13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁 →粗钢，形成两步法炼钢； 19世纪中期至今 ： 1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢 法； 1864年法国人发明了平炉炼钢法(OH)； 1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法； 20世纪初发明了电弧炉炼钢(EAF)； 20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。
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1.2.3 我国钢铁工业的发展
1996年，突破1亿吨； 1999年，产量世界第一； 2003年，突破2亿吨，世界唯一年产钢 超过2亿吨的国家； 2004年，产量2.8亿吨； 2005年，产量3.5亿吨； 2006年，产量4.2亿吨。
761 565 1103 538
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平均值 66.38 42.00 142.21 466.20 26.57 209.89 92.91 先进值 52.06 19.22 88.13 395.41 -3.77 146.31 53.68 落后值 差值 108.6 83.30 229.15 591.81 75.23 325.44 286.89 0 56.54 64.08 141.02 196.40 79.00 179.23 233.21
生产规模大，物流吞吐大，每吨钢涉及的物 流将是5-6吨。 资源密集、能耗密集。在钢铁联合企业内， 每吨钢降消耗0.7-0.8吨左右的标准煤、 1.5-1.65吨左右铁矿石、3-8吨左右新水； 制造流程工序多、结构复杂 制造流程中伴随大量物质/能量排放，形成 复杂的环境界面
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提取冶金的分类
按所冶炼金属类型分： (Nonferrous metallurgy) 有色冶金 (Ferrous metallurgy) 钢铁冶金（黑色冶金 ) 按冶金工艺过程不同分：
火法冶金 湿法冶金 电冶金
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1.1.1 冶金学
冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它 原料中提取金属或金属化合物，并用一定加 工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。 由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺 过程和设备不同，从而形成专门的冶金学 科—冶金学(Metallurgy)。 冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金 属的加工，金属性能的改进→对金属成分、 组织结构、性能和相关理论的研究。
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铁合金
铁合金是指铁与一种或几种元素组成的中间 合金，主要用于炼钢脱氧或作为合金添加剂， 当采用金属热还原法生产其它铁合金和有色 金属时作还原剂(详见第七章)。如：硅铁、 锰铁。
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炉渣
炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和 钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。 其主要成分是CaO、MgO、SiO2、 Al2O3等。 根据冶炼方法的不同，钢铁生产产生的炉 渣分为高炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不 同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。
指标 平均值 烧结 66.38 58.89 焦化 142.21 128.1 炼铁 466.20 437.93 转炉 26.57 -8.88 电炉 209.89 198.6
1999年国际 先进水平 差值
指标 烧结
7.49
球团 焦化
14.11
炼铁
28.27
转炉
35.45
电炉 轧钢
11.29
吨钢综 合能耗
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1.5.1 钢铁生产用能源